在人類基因組計劃完成十二年後，它的後續專案以一個龐大的數字引起了轟動：領導DNA元素百科全書（ENCODE）專案的研究人員表示，大約80%的人類基因組是“功能性的”。他們的說法立即引來了生物學家的批評，許多人表示，從進化角度來看，基因組中如此多的部分真正為人類健康發揮作用是不可能的。
七個月後，爭議仍在繼續。幾篇期刊和無數部落格發表了關於此事的評論文章。當代生物學在4月8日發表了第二篇相關文章。在二月底，基因組生物學與進化期刊發表了一篇異常尖銳的評論，因將ENCODE比作蘋果地圖而引起了一些關注，蘋果地圖在iPhone 5上的釋出遇到了問題。一個詞——功能——的含義怎麼會如此具有爭議性？
ENCODE由美國國立衛生研究院的國家人類基因組研究所資助，旨在處理NIH人類基因組計劃產生的資料，該計劃確定了構成人類DNA的化學鹼基序列——腺嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶和鳥嘌呤，即A、C、T和G序列。一些鹼基組合拼寫出製造特定蛋白質的密碼，蛋白質在細胞中完成大部分工作，但科學家們不知道大部分鹼基序列的作用是什麼。
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98%
因此，ENCODE測試了基因組的幾乎每個部分，特別是未參與蛋白質編碼的98%部分，尋找它們在身體中發揮什麼作用的線索。下一步非常重要，因為科學家們確信，98%中的某些部分充當調節器，告訴蛋白質製造者何時、何地以及產生多少。這樣的工作對於正常的細胞行為至關重要，但科學家們只瞭解一些具體的例子。他們不知道是否有比已經發現的更多的調節器，或者如果存在其他調節器，它們是如何工作的。這些調控區域可能有助於解釋許多似乎是遺傳的但又與特定蛋白質編碼基因沒有直接關聯的疾病的基礎。
2012年9月，ENCODE的領導者正式結束了該專案的主要研究階段。他們發表了數十篇同行評議的論文，包括自然雜誌上的主要論文，該論文稱基因組的80%是功能性的。與此同時，他們釋出了一個數據庫，註釋了大部分非蛋白質編碼基因組，並附有關於其化學性質的註釋。註釋本質上是這樣說的：“這部分結合了一個蛋白質”；“這部分經常被甲基標記”；以及“這部分通常被收起來，纏繞在一個叫做組蛋白的蛋白質周圍。”（大眾科學是自然出版集團的一部分。）
大部分強烈反對並非針對ENCODE建立的功能部分資料庫。“ENCODE專案為科學界提供了大量有用的資料，這些資料正在世界各地被使用，”牛津大學基因組學研究員Chris Ponting說，他不同意ENCODE關於功能性DNA的一些結論。相反，主要的批評是該專案的首席科學家在他們的結論中越界了，尤其是在宣傳人類基因組的大部分可能對人類生命是必要的這一觀點時。批評者說，這些結論並沒有得到ENCODE所做科學研究的支援，並且向公眾提供了關於遺傳學和進化如何運作的不準確概念。
問題來自於ENCODE尋找DNA中化學活性部分，並將這些部分稱為“功能性”的事實。然而，並非所有這些活性都必然對人類生命重要。例如，ENCODE科學家尋找與蛋白質結合的DNA區域，因為這種結合對於開啟、讀取和標記DNA至關重要。但是一個區域也可能在不影響人類健康的情況下結合蛋白質。人類基因組充滿了從我們進化史中的病毒中獲得的DNA。不傷害或幫助宿主的序列可能仍然包含與蛋白質結合或做其他事情而不影響細胞功能的區域。
調控啟示
ENCODE不可避免地記錄了一些區域為活性和功能性的，但這些區域可能在身體中沒有任何重要的作用。ENCODE對功能性的定義與某些區域可能重要的原因或這些區域究竟在為人類健康做什麼無關，華盛頓大學西雅圖分校的基因組學研究員和ENCODE的高階科學家之一John Stamatoyannopoulos說。
然而，他和一些其他生物學家認為，ENCODE的80%結論可能為人類基因組提供一種新的視角。Stamatoyannopoulos說，基因組中如此多的部分具有生物化學活性這一事實表明，基因組中可能比以前認為的更多的部分是調控性的。“我只是認為這種調控網路的複雜性將繼續增加和擴充套件我們的思維，”西奈山伊坎醫學院的遺傳學家Eric Schadt說，他沒有參與ENCODE。“我認為我們將看到基因組的絕大部分可以在其中發揮作用。”
活躍但不重要
批評者強調，ENCODE並非旨在測試非蛋白質編碼基因組中有多少部分在為人類健康做重要的事情。他們說，在沒有首先進行實驗來確切顯示新發現的“功能性”區域如何影響身體的情況下，說科學已經學到了一些新的和革命性的東西是不負責任的。
ENCODE的領導者描繪了一幅人類基因組的圖景，其中大部分部分都被有效地利用了，批評者說，這不是看待它的正確方式。“區分以下幾點很重要：人類基因組是一臺完美的機器嗎？所有可能基因組中最好的？還是它是一團糟？”霍華德·休斯醫學研究所的珍妮莉亞農場研究園區基因組學研究員Sean Eddy說，他曾幫助規劃ENCODE。“我們對基因組的瞭解更符合它是一團光榮的混亂。”
Eddy所說的“混亂”指的是來自進化數學模型的結論，這些模型表明，即使化學活性，至少85%到90%的基因組也一定對人類健康不重要。部分原因是，隨著時間的推移，會產生如此多的隨機突變，如果大部分基因組如此重要，以至於突變會對健康產生重大影響，那麼人類早就滅絕了。另一方面，Stamatoyannopoulos和Schadt說，這些模型，其中一些模型依賴於自1960年代以來就存在的簡單方程式，可能已經算錯了數字。 Eddy說，這有可能，但科學家們應該在否定這些模型之前，提出更好的論據來反對這些模型。
不要指望很快會有解決方案。畢竟，辨別哪些DNA對於人體來說是必需的和非必需的是很困難的。Eddy說，對基因組的任何改變，無論多麼微小，都可能對整個生物體產生一些影響——一種DNA的蝴蝶效應。功能存在於一個連續體上，不同的科學家可能會在未來幾年內對其進行不同的定義。